年產(chǎn)13.5萬(wàn)噸合成氨裝置變換氣脫硫再生系統(tǒng)的改造

張思廣 張守美(陜西未來(lái)能源化工有限公司 陜西榆林 719099)

一、簡(jiǎn)述

兗礦魯南化肥廠年產(chǎn)13.5萬(wàn)噸合成氨裝置始建于1967年，該系統(tǒng)以無(wú)煙煤為原料，采用固定層間歇式造氣制取半水煤氣，經(jīng)常壓脫硫控制至變換系統(tǒng)硫化氫含量在150mg/m3左右，經(jīng)電除塵至壓縮機(jī)壓縮到2.2Mpa送至氣體凈化工序，經(jīng)過(guò)氣體耐硫變換、栲膠脫硫、熱鉀堿一次脫碳、銅鋅系低變、熱鉀堿二次脫碳、甲烷化后，制得合格的精制氣提壓至30M pa后制得液氨。

二、改造前變換氣脫硫工藝流程及存在的問(wèn)題

1.改造前工藝流程

由于變換氣中有一部分有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，入變脫塔中H 2S含量達(dá)到250-300mg/m3，吸收后的溶液壓入再生塔，在再生塔中溶液與空壓機(jī)來(lái)的空氣進(jìn)行接觸氧化，形成單質(zhì)硫溢出，貧液壓入溶液循環(huán)槽，系統(tǒng)循環(huán)使用。再生塔頂硫泡沫溢流至泡沫槽經(jīng)加壓，打到熔硫釜回收硫磺。進(jìn)入熔硫釜的硫泡沫在釜上部被加熱，粘在泡膜上的單質(zhì)硫集聚成較大的顆粒下沉至釜的下部，在釜下部繼續(xù)加熱成熔融狀液體，由放硫閥放出成品硫磺。

2.存在的問(wèn)題

變換氣脫硫系統(tǒng)原采用ADA法，但變脫塔內(nèi)易出現(xiàn)硫堵現(xiàn)象，系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行困難，后將ADA法改為栲膠法，在入口H 2S達(dá)到300mg/m3、壓力在2.0M pa下出口H 2S控制在5～6 mg/m3。在國(guó)內(nèi)成功地在2.0MPA下采用栲膠脫硫。但是，再生系統(tǒng)仍采用高塔再生，與栲膠脫硫有些不適應(yīng)，溶液再生不徹底。變脫高塔再生存在以下問(wèn)題：

(1)空氣明顯分布不均勻，利用率偏低，造成溶液再生效果差；

(2)溶液中懸浮硫偏高，易造成溶液副產(chǎn)物的增加；

(3)高塔再生能耗較高；

(4)硫泡沫在浮選時(shí)易帶出大量溶液，造成熔硫負(fù)荷加大，熔硫效果差。

(5)脫硫效率低，操作彈性小。由于溶液再生不好，造成溶液脫硫效率降低。當(dāng)變脫入口H2S達(dá)到300mg/M3時(shí)，出口H2S偶超8～9mg/M3，常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

針對(duì)這種情況，為保證變脫溶液的再生，將高塔再生改為噴射再生。

三、再生槽簡(jiǎn)單計(jì)算

1.槽體計(jì)算

再生槽直徑：D12=GA/0.785AiAi取70m3/(h.m2)GA=Lr.CiCi取2.4m3/m3

循環(huán)溶液總量 Lr取600m3/h，所以:D1=6.0m擴(kuò)大部分直徑:6+0.4*2=6.8m，

2.噴嘴 (每臺(tái)噴射器過(guò)液量40m3/h)

600/40=15臺(tái)

噴嘴孔徑：d12=L1/(0.785*3600*w)w噴嘴處溶液流速,通常取18-25m/s w取20 m/s

計(jì)算得d1=0.027m，入口管直徑d2=3 d1=0.08m

噴嘴入口收縮長(zhǎng)度 L2=0.22m，噴嘴喉管長(zhǎng)度 L3=3mm，噴嘴總長(zhǎng)度L=0.223mm

四、改造的內(nèi)容

1.利用原有舊貧液槽改造為一臺(tái)噴射再生槽.

(1)槽子直徑、高度 D=Ф6000mm，擴(kuò)大部分Ф6800mm，溢流堰高度500mm，擴(kuò)大部分高度2500mm，下部槽子高度4000mm槽子總高度7000mm

(2)增加噴射器噴射器18臺(tái)

(3)入再生槽管，總管仍以DN 250mm管為主,另外在槽頂加一周DN400mm的管作為緩沖管.

噴射器：在緩沖罐頂部對(duì)角的四個(gè),從頂部開(kāi)孔,安裝在靠槽子的中心處,其它噴射器從緩沖管底部開(kāi)孔.

2.熔硫系統(tǒng)

(1)熔硫釜安裝在原脫硫溶堿池上部的框架下部;

(2)加壓泵用地面上新的一套熔硫裝置進(jìn)行改造;

(3)水冷器用新水冷器改造.

(4)增加一臺(tái)泡沫罐

3.改造后的工藝流程：

吸收H2S之后的脫硫液進(jìn)入緩沖罐減壓至0.8Mpa，然后經(jīng)噴射器與自吸來(lái)的空氣在再生槽內(nèi)完成再生，清液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流入脫硫循環(huán)槽供系統(tǒng)循環(huán)使用，再生槽生成的硫泡沫經(jīng)溢流堰進(jìn)入泡沫槽，經(jīng)加壓泵打入熔硫釜付產(chǎn)硫磺，出釜清液回收到循環(huán)槽。

五、改造后的運(yùn)行總結(jié)

自投用以來(lái)，改造后的各項(xiàng)工藝指標(biāo)都較改造前得到了優(yōu)化，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.反應(yīng)原理相同，再生劑都是空氣，脫硫效果區(qū)別明顯。

改造前，我們對(duì)再生塔塔釜液位安排專(zhuān)人監(jiān)控，仍然不能避免事故的發(fā)生。改用噴射再生后，解決了過(guò)去硫磺沉積在塔釜，易發(fā)生堵塔的弊端。另外，噴射器吸入的空氣氣量大,約是原來(lái)的4倍，而且氣體均勻分布，氣液兩相接觸充分，氧氣和還原態(tài)栲膠反應(yīng)徹底，栲膠富液再生度高，脫硫劑能長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用，脫硫效果很好。

2.從改造前后工藝數(shù)據(jù)來(lái)看，后者明顯優(yōu)于前者。

改造前改造后氣量變出H2S 氣量入工段變換后再生氣變出H 2 H 2S 17.84 18.82入工段H 2S 150.61 178.26 5.3萬(wàn)5.3萬(wàn)變換后H 2S 198.2 1 233.6 2 8.12 10.0 8再生氣H 2S 36.3 2 42.1 6 5.3萬(wàn)5.3萬(wàn)H 2S 160.11 200.82 H 2S 202.63 258.22 S 4.6 2 5.1 6

由上表得知，在相同氣量下，采用噴射再生，脫硫溶液再生度高，整個(gè)脫硫塔的壓差減小，脫硫效果明顯提高，生產(chǎn)操作彈性增大。

五、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

與原來(lái)的再生塔再生相比：

1.噴射再生不需空氣機(jī)，整個(gè)脫硫—再生系統(tǒng)的動(dòng)力消耗有所下降，噸氨電耗降低8KW.h，每年可節(jié)約電費(fèi)30多萬(wàn)元。

2.脫硫效果提高，再生氣中H 2S含量大幅度降低，延長(zhǎng)了尿素壓縮機(jī)脫硫劑的使用壽命，同時(shí)杜絕了因脫硫效果差而減量的現(xiàn)象發(fā)生。

3.為摻燒高硫煤，降低入爐煤成本打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。